CN102288446B - 土工试验环刀土样压出机 - Google Patents

Abstract

土工试验环刀土样压出机。属一种土工试验用设备。包括机体，工作架，气缸，电磁阀，气源处理组件，电气控制箱，其特征是所述的工作架上设计有出样孔，环刀置放槽，环刀靠模；所述的气缸内活塞中心固定有伸出气缸下端的冲压轴，冲压轴下端经联结螺钉固定有圆柱形冲压头；所述的电磁阀上设计有：工作输气管，回程输气管，供气管，电气连接用导线：所述的气源处理组件由进气接口，水汽过滤器，压强显示表，调压阀组成；所述的电气控制箱设计有：手动开关，脚控开关，保压时间调节旋钮。与手工挖掘敲击的现有技术相比：平均减少取样时间92.7％，从而大幅度地提高了检测工作效率、降低了劳动强度；还避免了手工挖掘敲击导致的环刀变形，刀口卷曲甚至损坏。

Description

土工试验环刀土样压出机

技术领域

本发明涉及一种土工试验用设备，特别是一种土工试验环刀土样压出机。

背景技术

在土工试验中，环刀是依据水利行业标准SL370-2006《土工试验仪器环刀》制造的标准土样制备工具，具有规定直径、高度、厚度、刃角，一般与土工试验仪器配套使用，也可单独使用。与土工试验仪器配合，可进行渗透试验、固结试验、黄土湿陷试验、剪切试验。单独使用可测定水利、交通、建设等工程现场土样的密度，计算压实度，评价工程施工质量。其形状和结构如图2所示，由圆环状环刀体01、环刀体下口的刀口02组成；取样后的需要检测的土样03被充填在环刀内腔。

在检测时必须将被充填在环刀内腔的土样，从环刀内腔挖出。现有的方法是检测人员手工使用挖掘工具、配合敲击工具，耗时费力才能从环刀内腔取出检测用土样。采用上述现有技术的方法，一方面耗时费力，不但操作需要较大的劳动强度，而且从环刀内腔取出检测用土样耗费时间长，严重影响检测工作效率；另一方面，检测人员手工使用挖掘工具、配合敲击工具的取样过程中，往往会致使环刀变形；刀口卷曲甚至损坏。由于环刀是取样量具，它的尺寸必须符合标准规定，变形和损坏的环刀只能报废而造成浪费。

也有尝试使用电动脱模机或千斤顶推出器，将检测用土样自下往上从环刀内腔推出，其效果均是：不但仍然耗费相当长的时间，导致检测工作效率低下；而且因为不是配套使用于从环刀内取出土样的专用设备，实际造成“大马拉小车”的设备和能源浪费。

由此可见，研究并设计一种配套使用于从环刀内取出土样的，省时省力因而大幅度提高了检测工作效率和降低了劳动强度，而又不会导致环刀变形损坏的土工试验环刀土样压出机是必要的。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，研究并设计一种配套使用于从环刀内取出土样的，省时省力因而大幅度提高了检测工作效率和降低了劳动强度，而又不会导致环刀变形损坏的土工试验环刀土样压出机。

本发明的目的是这样实现的：

一种土工试验环刀土样压出机，包括机体，位于机体下部的工作架，位于机体上部的气缸，配合于气缸运行的电磁阀，经送气管连接于电磁阀的气源处理组件，与电磁阀电气连接的电气控制箱，其特征是所述的工作架上设计有位于架面上的出样孔，位于出样孔上边缘的圆形环刀置放槽，沿环刀置放槽上边缘设置的半圆形环刀靠模；所述的气缸内活塞中心固定有伸出气缸下端的冲压轴，冲压轴下端部设有联结螺钉，经联结螺钉固定于冲压轴下端的圆柱形冲压头；所述的电磁阀上设计有：连通于气缸内活塞上部的工作输气管，连通于气缸内活塞下部的回程输气管，连通于气源处理组件的供气管，与电气控制箱之间电气连接用导线；所述的气源处理组件由为连接于压缩空气气源设置的进气接口，连通于进气接口的水汽过滤器，连通于进气接口的压强显示表，配合压强显示表对进气压强调节用调压阀组成；所述的电气控制箱设计有：手动开关，脚控开关，保压时间调节旋钮。

本发明的目的还可以采取如下进一步措施来实现：

所述的出样孔孔径与土工试验环刀的内径相等。其技术效果是充填在环刀内腔的土样在冲压头的冲压下，得以顺利地穿过出样孔掉落于工作架下底面，以便检测人员取出检测。

所述的环刀置放槽槽底宽度与土工试验环刀的厚度相等。所述的环刀靠模的内径与土工试验环刀的外径相等。其技术效果是检测人员得以方便地将带有土样的环刀外周靠紧环刀靠模，顺利地置放于环刀置放槽内。一方面，实现了带有土样的环刀与出样孔-环刀置放槽-环刀靠模同轴配置；另一方面，实现了环刀内腔的土样在冲压头的冲压下，得以顺利地穿过出样孔掉落于工作架下底面。

所述的冲压头的外径比土工试验环刀的内径小10-20％。其技术效果是一方面保证了环刀内腔的土样在冲压头足够大的压力冲压下，得以顺利地穿过出样孔掉落于工作架下底面；另一方面这样的设计维持了冲压头下冲接触环刀内腔的土样时与环刀内腔存在足够大的间隙，既不会引起环刀变形或损坏，也允许重复使用的环刀即使存在不大的变形或刀口卷曲，仍然可以使用本发明顺利压出其内腔的土样。

所述的出样孔-环刀置放槽-环刀靠模均与冲压轴-冲压头同轴配置。亦即，出样孔、环刀置放槽、环刀靠模的虚拟轴与冲压轴-冲压头的的转轴重合于同一条垂直线上。其技术效果是保证了冲压头在气缸运行时，冲压轴-冲压头垂直向下冲压置放于环刀置放槽内的环刀内腔土样时，得以顺利地穿过出样孔掉落于工作架下底面。

所述的冲压轴-冲压头下行接触环刀内土样后的行程大于采有土样的环刀的高度。其技术效果是确保下行的冲压头能将环刀内土样向下冲压出环刀内腔。

所述的气缸的保压时间大于冲压轴-冲压头的下行接触环刀内土样后的行程所需要的时间。其技术效果是确保下行的冲压头在冲压环刀内土样过程中维持足够的压力，将环刀内土样向下顺利冲压出环刀内腔。

所述的由调压阀调节压强的压缩进气，经电磁阀-工作输气管进入气缸内活塞上部，推动冲压轴-冲压头下行冲压于环刀内土样上面的最小工作压力，大于环刀内土样与环刀内腔的最大附着力。其技术效果是确保下行的冲压头在冲压环刀内土样时具有足够大的压力，克服环刀内土样与环刀内腔的附着力，将环刀内上样向下顺利冲压出环刀内腔。

本发明实施后得到的土工试验环刀土样压出机，经试用，与现有技术相比显示了如下有益效果：

1、成倍提高了检测工作效率。表1列出了现有技术的三种方法与本发明完成从环刀内取出土样的实用时间和平均耗费时间，从中可以清楚地说明与现有技术相比平均减少取样时间92.7％，从而大幅度地提高了检测工作效率：

表1  从环刀(内径70mm、高52mm)内取出土样的实际耗时和平均耗时表时间(单位：秒)

2、大幅度降低了劳动强度，有益于检测人员身体健康。现有技术的手工挖掘敲击方法，检测人员将多个环刀土样取出时，手指或手掌经常会被磨出水泡；还需要蹲在地上或坐在小凳上，将多个环刀土样取出需要不短的时间，经常累得腰酸腿麻。使用本发明后，不再需要检测人员付出如此高强度的操作劳动，必然有益于检测人员身体健康。

3、不会导致环刀变形损坏。如上所述，冲压头的外径比土工试验环刀的内径小10-20％，维持了冲压头下冲接触环刀内腔的土样时与环刀内腔存在足够大的间隙，当然不会引起环刀变形或损坏，从而避免了现有技术采用手工挖掘敲击导致的环刀体变形，刀口卷曲甚至损坏。本发明在实际试用中顺利冲压土样5839份，未见造成环刀变形或损坏的情况。

附图说明

图1是符合本发明主题结构的示意图；图2是环刀及土样示意图；图3是图1中的工作架结构透视示意图。

具体实施方式

下而结合附图将本发明的实施细节说明如下：

如图1、3所示，一种土工试验环刀土样压出机，包括机体1，位于机体下部的工作架2，位于机体上部的气缸3，配合于气缸运行的电磁阀4，经送气管连接于电磁阀的气源处理组件5，与电磁阀电气连接的电气控制箱6，其特征是所述的工作架上设计有位于架面上的出样孔21，位于出样孔上边缘的圆形环刀置放槽22，沿环刀置放槽上边缘设置的半圆形环刀靠模23；所述的气缸内活塞中心固定有伸出气缸下端的冲压轴31，冲压轴下端部设有联结螺钉32，经联结螺钉固定于冲压轴下端的圆柱形冲压头33；所述的电磁阀上设计有：连通于气缸内活塞上部的工作输气管41，连通于气缸内活塞下部的回程输气管42，连通于气源处理组件的供气管43，与电气控制箱之间电气连接用导线44；所述的气源处理组件由由为连接于压缩空气气源设置的进气接口51，连通于进气接口的水汽过滤器52，连通于进气接口的压强显示表53，配合压强显示表对进气压强调节用调压阀54组成；所述的电气控制箱设计有：手动开关61，脚控开关62，保压时间调节旋钮63。

如图1、3所示，所述的出样孔21孔径与土工试验环刀的内径相等。所述的环刀置放槽22槽底宽度与土工试验环刀的厚度相等。所述的环刀靠模23的内径与土工试验环刀的外径相等。所述的冲压头33的外径比土工试验环刀的内径小10-20％。

如图1、3所示，所述的出样孔21-环刀置放槽22-环刀靠模23均与冲压轴31-冲压头33同轴配置。所述的冲压轴31-冲压头33下行接触环刀内土样后的行程大于采有土样的环刀的高度。所述的气缸3的保压时间大于冲压轴31-冲压头33的下行接触环刀内土样后的行程所需要的时间。所述的由调压阀54调节压强的压缩进气，经电磁阀4-工作输气管41进入气缸3内活塞上部，推动冲压轴31-冲压头33的下行冲压于环刀内土样上面的最小工作压力，大于环刀内土样与环刀内腔的最大附着力。

本发明将通过下面实施例的非限制性说明进行解释：

实施例1 用于内径61.8毫米，高为40毫米的环刀所取土样顶出的土工试验环刀土样压出机使用0.5MPa压强的压缩空气，气缸最大工作行程60毫米、保压时间3秒，最大冲压压力5KN，冲压头外径50毫米，比环刀内径小19.1％。

实施例2 用于内径79.8毫米，高为40毫米的环刀所取土样顶出的土工试验环刀土样压出机使用0.5MPa压强的压缩空气，气缸最大工作行程60毫米、保压时间3秒，最大冲压压力5KN，冲压头外径70毫米，比环刀内径小12.2％。

实施例3 用于内径50.46毫米，高为50毫米的环刀所取土样顶出的土工试验环刀土样压出机使用0.5MPa压强的压缩空气，气缸最大工作行程60毫米、保压时间4秒，最大冲压压力5KN，冲压头外径40.4毫米，比环刀内径小20％。

实施例4 用于内径70毫米，高为52毫米的环刀所取土样顶出的土工试验环刀土样压出机使用0.5MPa压强的压缩空气，气缸最大工作行程80毫米、保压时间4秒，最大冲压压力5KN，冲压头外径60毫米，比环刀内径小14.1％。

实施例5 用于内径100毫米，高为63.7毫米的环刀所取土样顶出的土工试验环刀土样压出机使用0.75MPa压强的压缩空气，气缸最大工作行程80毫米、保压时间5秒，最大冲压压力10KN，冲压头外径90毫米，比环刀内径小10％。

实施中根据环刀的规格不同，配备相应规格的冲压头和具备相应规格的出样孔、环刀置放槽、环刀靠模的工作架，以及相应最大冲压压力、最大工作行程的气缸，使用的压缩空气压强、保压时间也要作相应的调整。

除上述实施例外，还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形式的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种土工试验环刀土样压出机，包括机体(1)，位于机体下部的工作架(2)，位于机体上部的气缸(3)，配合于气缸运行的电磁阀(4)，经送气管连接于电磁阀的气源处理组件(5)，与电磁阀电气连接的电气控制箱(6)，其特征是

——所述的工作架上设计有位于架面上的出样孔(21)，位于出样孔上边缘的圆形环刀置放槽(22)，沿环刀置放槽上边缘设置的半圆形环刀靠模(23)；

——所述的气缸内活塞中心固定有伸出气缸下端的冲压轴(31)，冲压轴下端部设有联结螺钉(32)，经联结螺钉固定于冲压轴下端的圆柱形冲压头(33)；

——所述的电磁阀上设计有：连通于气缸内活塞上部的工作输气管(41)，连通于气缸内活塞下部的回程输气管(42)，连通于气源处理组件的供气管(43)，与电气控制箱之间电气连接用导线(44)；

——所述的气源处理组件由为连接于压缩空气气源设置的进气接口(51)，连通于进气接口的水汽过滤器(52)，连通于进气接口的压强显示表(53)，配合压强显示表对进气压强调节用调压阀(54)组成；

——所述的电气控制箱设计有：手动开关(61)，脚控开关(62)，保压时间调节旋钮(63)。

2.根据权利要求1所述的土工试验环刀土样压出机，其特征是所述的出样孔(21)孔径与土工试验环刀的内径相等。

3.根据权利要求1所述的土工试验环刀土样压出机，其特征是所述的环刀置放槽(22)槽底宽度与土工试验环刀的厚度相等。

4.根据权利要求1所述的土工试验环刀土样压出机，其特征是所述的环刀靠模(23)的内径与土工试验环刀的外径相等。

5.根据权利要求1所述的土工试验环刀土样压出机，其特征是所述的冲压头(33)的外径比土工试验环刀的内径小10-20％。

6.根据权利要求1-5任1项所述的土工试验环刀土样压出机，其特征是所述的出样孔(21)、环刀置放槽(22)、环刀靠模(23)均与冲压轴(31)、冲压头(33)同轴配置。

7.根据权利要求1所述的土工试验环刀土样压出机，其特征是所述的冲压轴(31)、冲压头(33)的下行接触环刀内土样后的行程大于采有土样的环刀的高度。

8.根据权利要求1或7所述的土工试验环刀土样压出机，其特征是所述的气缸(3)的保压时间大于冲压轴(31)、冲压头(33)的下行接触环刀内土样后的行程所需要的时间。

9.根据权利要求1或7所述的土工试验环刀土样压出机，其特征是所述的由调压阀(54)调节压强的压缩进气，经电磁阀(4)、工作输气管(41)进入气缸(3)内活塞上部，推动冲压轴(31)、冲压头(33)的下行冲压于环刀内土样上面的最小工作压力，大于环刀内土样与环刀内腔的最大附着力。

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